JPH0625361A - 微粒子被覆材 - Google Patents

微粒子被覆材

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JPH0625361A
JPH0625361A JP4326704A JP32670492A JPH0625361A JP H0625361 A JPH0625361 A JP H0625361A JP 4326704 A JP4326704 A JP 4326704A JP 32670492 A JP32670492 A JP 32670492A JP H0625361 A JPH0625361 A JP H0625361A
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JP
Japan
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coating material
polymer
fine particles
fluorine
monomer
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JP4326704A
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English (en)
Inventor
Masayuki Yamana
雅之 山名
Takahiro Kitahara
隆宏 北原
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Daikin Industries Ltd
Original Assignee
Daikin Industries Ltd
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Publication date
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Priority to PCT/JP1993/000609 priority patent/WO1993023442A1/ja
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    • C08F220/02Monocarboxylic acids having less than ten carbon atoms; Derivatives thereof
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、有機溶剤を用いないで、粉体のま
まコア材へ均一な厚みで被覆するのに適した耐摩耗性の
優れた一次粒径を有する弗素系微粒子を提供することを
目的とする。 【構成】 本発明の微粒子被覆材は、一般式 【化1】 〔式中R1 はH、F又はCH3 を示す。R2 は炭素数1
〜10のアルキレン基を示す。Rfはフルオロアルキル
基を示す。〕で表わされる単量体を主成分とし、一次粒
子径が500nm以下である重合体からなるものであ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、微粒子被覆材、更に詳
しくは静電像現像用負帯電性キャリアー用微粒子被覆材
に関する。
【0002】
【従来技術とその問題点】従来より乾式現像剤に使用さ
れるキァリアーは、導電性キャリアーと絶縁性キャリア
ーとに大別される。導電性キャリアーとしては、通常酸
化された又は未酸化の鉄粉が用いられるが、現像剤の使
用に伴い鉄粉粒子の表面にトナー粒子が付着して摩擦帯
電性が不安定となり、その結果画像濃度が低下し、カブ
リが増大するという問題がある。
【0003】このような問題点を解消するために、鉄、
ニッケル、フェライト等の強磁性体よりなるキャリアー
表面を樹脂コートした絶縁性キャリアーが開発されてい
る。該絶縁性キャリアーの製造方法としては、例えば被
覆すべき樹脂を適当な溶剤に溶解せしめ、得られた樹脂
溶液をスプレー法や浸漬法によってコア材の表面に付着
せしめる方法(特開昭54−110839号公報、特開
昭61−120169号公報等)、被覆樹脂を粉体のま
まコア材に付着せしめて該樹脂を融着せしめる方法(特
開昭55−118047号公報等)等が知られている。
環境問題が問われる近年においては、前者の方法には溶
剤の回収問題があり、後者の方法が好ましい方法とされ
ている。
【0004】ところで高画質の技術革新が目覚ましい電
子写真法においてトナーの微粒子化が進む中で、それに
伴うキャリアー粒子の微粒子化も求められている。その
ため後者の方法でコア材に被覆すべき粉体樹脂も微粒子
のものが要求されている。しかしながら、従来の粉体樹
脂となる負帯電性弗素樹脂では、粒径が大きく、上記の
要望を満たしていないのが現状である。
【0005】
【問題点を解決するための手段】本発明の目的は、有機
溶剤を用いないで、粉体のままコア材へ均一な厚みで被
覆するのに適した一次粒径を有する弗素系微粒子を提供
することにある。
【0006】即ち、本発明によれば、一般式
【0007】
【化2】
【0008】〔式中R1 はH、F又はCH3 を示す。R
2 は炭素数1〜10のアルキレン基を示す。Rfはフル
オロアルキル基を示す。〕で表わされる単量体を主成分
とし、一次粒子径が500nm以下である重合体からな
る微粒子被覆材が提供される。
【0009】本発明の微粒子被覆材の成分である重合体
は、上記一般式(1)で表わされる単量体を1種以上重
合させるか、又は該単量体とモノマー中に2個以上の不
飽和結合を有するビニルモノマーとを共重合させたもの
である。或いは、本発明の目的を損なわない範囲で更に
他の共重合可能な単量体をコモノマーとして用いて共重
合させたものであってもよい。
【0010】上記一般式(1)で表わされる単量体とし
ては、例えばCH2 =CHCOOCH2 CF3 、CH2
=CFCOOCH2 CF3 、CH2 =C(CH3 )CO
OCH2 CF3 、CH2 =CHCOOCH2 CF2 CF
3 、CH2 =CFCOOCH2 CF2 CF3 、CH2
C(CH3 )COOCH2 CF2 CF3 、CH2 =CH
COOCH2 CF2 CF2 H、CH2 =CFCOOCH
2 CF2 CF2 H、CH2 =C(CH3 )COOCH2
CF2 CF2 H、CH2 =C(CH3 )COOCH
2 (CF2 4 H、CH2 =CFCOOCH2 (C
2 4 H、CH2 =CHCOOCH2 CH2 (C
2 7 CF3 、CH2 =C(CH3 )COOCH2
2 (CF2 7 CF3 、CH2 =CFCOOCH2
2 (CF2 7 CF3 、CH2 =CHCOOCH2
2 CFHCF3 、CH2 =C(CH3 )COOCH2
CF2 CFHCF3 、CH2 =CHCOOC(CH3
2 CF2 CF2H、CH2 =C(CH3 )COOC(C
3 2 CF2 CF2 H、CH2 =CHCOOCH2
(CF3 2 H、CH2 =C(CH3 )COOCH2
(CF32 H、CH2 =CHCOOCH2 CH2 (C
2 7 CF(CF3 2 、CH2 =C(CH3 )CO
OCH2 CH2 (CF2 7 CF(CF3 2 等を例示
できる。
【0011】モノマー中に2個以上の不飽和結合を有す
るビニルモノマーとしては、具体的には
【0012】
【化3】
【0013】
【化4】
【0014】
【化5】
【0015】
【化6】
【0016】
【化7】
【0017】
【化8】
【0018】
【化9】
【0019】本発明では、特にモノマー中に2個以上の
不飽和結合を有するビニルモノマーを共重合成分とする
ことで、優れた耐摩耗性を有する被覆材が提供される。
【0020】従来より行なわれているキャリアー製造方
法である、被覆すべき樹脂を有機溶剤に溶解して得られ
た樹脂溶液をスプレー法や浸漬法によってコア材の表面
に付着させる方法では、上記共重合体(モノマー中に2
個以上の不飽和結合を有するビニルモノマーを含む)を
用いてキャリアーを製造することは困難である。しかし
ながら、本発明の製造方法で得られる一次粒径が500
nm以下の上記共重合体微粒子とすることで、粉体のま
ま架橋した共重合体をコア材へ均一な厚みで被覆するこ
とができる。
【0021】架橋を行なうことで耐摩耗性を向上させる
方法として、特開昭60−59369号公報、特開昭6
0−60658号公報、特開昭60−60659号公報
等が提案されている。これら提案の方法は、いずれもフ
ルオロアルキル基を有する(メタ)アクリレートと官能
基を有する(メタ)アクリレートとを共重合させ、架橋
剤で硬化させるものである。しかしながら、これらの方
法では、確かに架橋により耐摩耗性の向上が認められる
が、架橋剤としてメラミン、酸無水物、アミン、イソシ
アネート、エポキシ等を使用するため共重合体の負帯電
性が低下する、高温、高湿下での帯電安定性に乏しい、
硬化条件によって塗膜の物性がばらつく等の欠点が生ず
る。これに対して、本発明によれば、このような欠点を
生ずることなく、優れた耐摩耗性が付与される。
【0022】モノマー中に2個以上の不飽和結合を有す
るビニルモノマーのうち、本発明の目的とする共重合体
を得る上で好ましい単量体は、
【0023】
【化10】
【0024】
【化11】
【0025】
【化12】
【0026】
【化13】
【0027】であり、より好ましくは
【0028】
【化14】
【0029】
【化15】
【0030】である。
【0031】本発明において、上記一般式(1)の単量
体と上記ビニルモノマーとの割合としては、前者70〜
99重量%に対して後者30〜1重量%の範囲がよく、
好ましくは前者85〜98重量%に対して後者15〜2
重量%の範囲がよい。後者が上記範囲より多くなると、
負帯電性が低下すると共に、芯材表面で融着が起こり難
くなる傾向となるので、好ましくない。
【0032】他の共重合可能な単量体としては、具体的
には(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリル酸メチル、
(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸プロピ
ル、(メタ)アクリル酸ブチル、(メタ)アクリル酸ベ
ンジル、(メタ)アクリル酸アミド、(メタ)アクリル
酸シクロヘキシル、(メタ)アクリル酸グリシジル、
(メタ)アクリル酸ヒドロキシエチル、スチレン、酢酸
ビニル、エチレン、プロピレン等を例示でき、これらを
一般式(1)で表わされる1種以上の単量体、又は該単
量体とモノマー中に2個以上の不飽和結合を有するビニ
ルモノマー100重量部に対し、通常0〜30重量部、
好ましくは0〜20重量部の範囲で用いることができ
る。
【0033】本発明の微粒子被覆材として用いられる重
合体は、上記単量体を乳化重合させることにより容易に
製造される。該乳化重合において用いられる乳化剤とし
ては、例えば弗素系アニオン界面活性剤、弗素系ノニオ
ン界面活性剤、弗素系カチオン界面活性剤、弗素系ベタ
イン界面活性剤等の弗素系界面活性剤、炭化水素系ノニ
オン界面活性剤、炭化水素系アニオン界面活性剤等の炭
化水素系界面活性剤等を挙げることができる。弗素系ア
ニオン界面活性剤としては、例えば一般式
【0034】
【化16】
【0035】〔式中R0 はF又はCF3 、R1 はH、F
又はCF3 、nは4〜20の整数、mは0又は1〜6の
整数、R2 はCOOM1 又はSO3 1 (ここでM1
H、NH4 、Na、K又はLi)をそれぞれ示す。〕で
表わされる化合物を挙げることができ、具体的にはCF
3 (CF2 6 COONH4 、CF3 (CF2 7 CO
ONa、H(CF2 CF2 5 COONH4 等を例示で
きる。弗素系ノニオン界面活性剤としては、例えば一般
【0036】
【化17】
【0037】〔式中R0 、R1 、n及びmは前記に同
じ。kは0又は1、R3 はH、CH3 又はOCOC
3 、R4 は(OCH2 CH2 )pOR5 (ここでpは
0又は1〜50の整数、R5 はH、炭素数1〜20のア
ルキル基又は炭素数6〜26の芳香族基)をそれぞれ示
す。〕で表わされる化合物を挙げることができる。弗素
系カチオン界面活性剤としては、上記一般式(3)にお
いてR4
【0038】
【化18】
【0039】を示す化合物を例示できる。弗素系ベタイ
ン界面活性剤としては、上記一般式(3)においてR4
【0040】
【化19】
【0041】を示す化合物を例示できる。炭化水素系ノ
ニオン界面活性剤としては、例えばポリオキシエチレン
アルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルエステ
ル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、ソ
ルビタンアルキレート、ポリオキシエチレンソルビタン
モノアルキレート等を挙げることができる。また炭化水
素系アニオン界面活性剤としては、例えばアルキルカル
ボン酸塩、アルキルスルホン酸塩、アルキル硫酸塩、ア
ルキルベンゼンスルホン酸塩、アルキルホスホン酸塩、
アルキルリン酸塩等を挙げることができる。斯かる界面
活性剤の中でも、少量添加でエマルジョンの安定の寄与
できる弗素系界面活性剤が好ましく、弗素系アニオン界
面活性剤がより好ましい。本発明においては、上記界面
活性剤の添加量としては、重合媒体として用いられる水
に対して通常0.001〜10重量%程度とするのがよ
い。
【0042】上記乳化重合において、使用される重合開
始剤としては、水溶性の開始剤が一般に用いられ、例え
ば過硫酸アンモニウム、過硫酸カリウム等及びこれらの
酸化剤と亜硫酸ソーダ等の還元剤及び硫酸鉄等の遷移金
属塩からなるレドックス開始剤、2,2´−アゾビス
(2−アミジノプロパン)二塩酸塩等の水溶性のアゾ系
開始剤等を挙げることができる。これら重合開始剤は、
通常全単量体に対して0.001〜1重量%程度の割合
で用いるのがよい。
【0043】また上記乳化重合に際し、得られる重合体
の分子量を調節する目的で反応系内に連鎖移動剤を添加
してもよい。連鎖移動剤としては、従来公知のものを広
く使用でき、例えばn−ブチルメルカプタン、tert
−ブチルメルカプタン、n−プロピルメルカプタン、n
−オクチルメルカプタン、n−ドデシルメルカプタン、
メルカプト酢酸エチル等のメルカプタン等を挙げること
ができる。斯かる連鎖移動剤は、通常全単量体に対して
0.01〜5重量%程度の割合で用いるのがよい。
【0044】上記乳化重合の重合温度としては、用いら
れる重合開始剤の分解温度との関係で適宜決定でき、通
常0〜100℃程度、好ましくは10〜80℃程度とす
るのがよい。
【0045】本発明の重合体を構成する具体例を以下に
示す。
【0046】
【表1】
【0047】
【表2】
【0048】
【表3】
【0049】
【表4】
【0050】
【表5】
【0051】本発明のキャリアー用微粒子被覆材には、
上記乳化重合で得られた重合体を微粒子粉体の形態にし
たものが利用される。上記乳化重合終了後に得られる重
合体は、ディスパージョンの形態にあるので、これを常
法に従い微粒子粉体化すればよいが、乳化重合終了後の
エマルジョンを熱気中に噴霧して瞬時に連続的に乾燥す
るスプレードライ法を採用するのが特に好ましい。斯く
して一次粒子径が500nm以下、好ましくは300n
m以下の微粒子粉体が製造される。
【0052】本発明のキャリアー用微粒子被覆材を使用
するに当っては、特に制限がなく、従来公知の方法に従
い、該微粒子被覆材でそのままコア材(キャリアー芯
材)を被覆すればよいが、被覆した後、微粒子の表面を
互いに融着せしめればより一層耐摩耗性が向上する。
【0053】また本発明では、芯材との密着性を更に付
与する目的で、本発明の共重合体より高表面張力を有す
る樹脂、例えばスチレン系樹脂、アクリル系樹脂、スチ
レン/アクリル系樹脂、ビニル系樹脂、エチレン系樹
脂、ロジン変性樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹
脂等の微粒子を混合してもよい。
【0054】本発明で用いられるキャリアー芯材の材質
としては、砂、ガラス、金属等の従来キャリアー芯材と
して用いられているものをいずれも使用することができ
るが、特に磁場によってその方向に強く磁化する物質、
例えばフェライト、マグネタイトを始めとして、鉄、コ
バルト、ニッケル等の強磁性を示す金属やこれらの金属
を含む合金又は化合物、強磁性元素を含まないが適当に
熱処理することにより強磁性を示すようになる合金、例
えばマンガン−銅−アルミニウム、マンガン−銅−錫等
のホイスラー合金と呼ばれる種類の合金、二酸化クロム
等を好適なものとして挙げることができる。
【0055】
【発明の効果】本発明によれば、従来にない耐摩耗性が
優れた一次粒径を有する弗素系微粒子が提供される。本
発明の弗素系微粒子を使用すれば、粒径の小さいコア材
へ粉末形態のままで被覆でき、均一な厚みを有するキャ
リアーを得ることができる。
【0056】
【実施例】以下に実施例及び比較例を掲げて本発明をよ
り一層明らかにする。尚、以下単に「部」とあるのは
「重量部」を意味する。
【0057】実施例1 ガラス製反応容器(内容積5l)中にCH2 =C(CH
3 )COOCH2 CF3 (以下「3FM」と略記する)
1000g、脱酸素した純水3390g、CF3 (CF
2 6 COONH4 2.5g及びn−CH3 (CH2
11SH1.25gを入れ、攪拌機により10分間予備攪
拌を行なった後、超音波ホモジナイザーで乳化分散させ
た。生成物をガラス製反応容器中に入れ、窒素雰囲気下
で攪拌しつつ65℃まで昇温させた後、過硫酸アンモニ
ウム1.5gを加え、8時間重合反応させた。得られた
ディスパージョンは、固形分濃度22.5%であった。
次にこのディスパージョンをスプレードライ機〔大川原
化工機製〕を用いて入口温度110℃、出口温度60℃
で乾燥し、750gの微粒子を得た。
【0058】得られた微粒子を走査型電子顕微鏡(SE
M)で観察したところ、一次粒子は他の粒子と融着せ
ず、個々の粒子がそのまま球形を保っていることが確認
された。該一次粒子の粒径は120nmであった。また
この重合体の分子量は、〔η〕(メチルエチルケトン,
35℃)で0.88であった。
【0059】実施例2 3FMの代りにCH2 =C(CH3 )COOCH2 CF
2 CF2 H(以下「4FM」と略記する)、CH2 =C
(CH3 )COOCH2 CF2 CF3 (以下「5FM」
と略記する)及びCH2 =C(CH3 )COOCH
3 (以下「MMA」と略記する)を20:60:20
(重量)になるように混合し、上記実施例1と同様にし
て、微粒子を得た。該微粒子の粒径は、100nmであ
った。
【0060】実施例3 3FM及びMMAを80:20(重量)になるように混
合し、上記実施例1と同様にして、微粒子を得た。該微
粒子の粒径は、100nmであった。
【0061】実施例4 3FM及びCH2 =C(CH3 )COOCH2 CH2
COC(CH3 )=CH2 (以下「EGDMA」と略記
する)を95:5(重量)になるように混合し、実施例
1と同様にして微粒子を得た。該微粒子の粒径は200
nmであった。
【0062】実施例5 5FM及びCH2 =C(CH3 )COOCH2 C(CH
3 2 CH2 OCOC(CH3 )=CH2 を97:3
(重量)になるように混合し、実施例1と同様にして微
粒子を得た。該微粒子の粒径は170nmであった。
【0063】実施例6 3FM、MMA及びEGDMAを93:3:4(重量)
になるように混合し、実施例1と同様にして微粒子を得
た。該微粒子の粒径は210nmであった。
【0064】比較例1 ガラス製反応容器(内容積500ml)中に5FM20
0g及びn−CH3 (CH2 11SH1.3gを入れ、
窒素雰囲気下で攪拌しつつ70℃まで昇温させた後、
2,2´−アゾビスイソブチロニトリル0.2gを入
れ、15時間重合せしめた。得られた重合体を反応容器
から取出し、170℃、5mmHgの減圧下で18時間
乾燥させた。次に得られた重合体を粗大粒子まで粉砕し
た後、更に微粉砕機〔リンレックスミルLX−3〕で−
120℃の凍結粉砕を行なった。得られた重合体の粒径
は、約13μmであった。また該重合体の分子量は、
〔η〕(メチルエチルケトン,35℃)で0.73であ
った。
【0065】比較例2 ガラス製反応容器(内容積500ml)に5FM200
g、CH2 =C(CH 3 )COOCH2 CH2 OH20
g及びCH3 (CH2 11SH0.5gを入れ、窒素雰
囲気下で攪拌しつつ70℃迄昇温させた後、2,2´−
アゾビスイソブチロニトリル0.1gを入れて15時間
重合せしめ、重合体を反応容器から取り出した。
【0066】使用例1 上記実施例1で得られた微粒子0.5部と球状フェライ
ト芯材〔F−150、平均粒径80μm、パウダーテッ
ク(株)製〕99.5部とを約20分間混合した。この
乾燥混合物を次に150℃の温度で約30分加熱した。
得られた粉末の表面をSEMで観察したところ、表面は
全面に亘り厚みが均一な膜が被覆されていた。このキャ
リアー100部と、ポリスチレン系樹脂〔ビコラスチッ
クD135、シェルスタンダード石油(株)製〕100
部、ビアレス155〔コロンビアリボンアンドマニュフ
ァクチュアリング社製〕5部及びオイルブラックBW
〔オリエント化学工業(株)製〕5部の混合物からなる
平均8μmのトナー2.5部とを混合し、電子写真複写
機用の現像剤を調製した。
【0067】次に感光体の電着発生物質としてアントア
ロン系顔料及び電着輸送物質としてカルバゾール誘導体
を使用する負帯電性二層構造の有機光導電性感光体を搭
載する電子写真複写機で連続複写を行なった。結果を下
記表6に示す。尚、表6中、「帯電量」は、公知のブロ
ーオフ法により測定したトナー1g当りの帯電量の値で
あり、「膜剥がれ」は、走査型電子顕微鏡によってキャ
リア芯材から被覆樹脂が剥がれて芯材表面が露出した時
の複写枚数であり、「耐久性」は、カブリが発生し画像
品質が著しく低下し始めた時の複写機枚数で表わしたも
のである。
【0068】実施例1で得られた微粒子の代りに実施例
2〜6及び比較例1で得られた微粒子又は粉砕された重
合体をそれぞれ用い、上記と同様にして現像剤を調製し
た。但し、比較例2のみは、得られた共重合体2部と下
記式
【0069】
【化20】
【0070】で表わされる架橋剤0.5部をメチルエチ
ルケトン80部に溶解して被覆液を調製し、この被覆液
により流動化ベッド法を用いてキャリア芯材「F−15
0」100部を被覆し、凝集物を篩分けして現像剤を調
製した。これらを上記と同様に連続複写を行なった結果
も表6に併せて示す。
【0071】
【表6】
【0072】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 // C08F 2/24 MBT 7442−4J 299/02 MRS 7442−4J

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一般式 【化1】 〔式中R1 はH、F又はCH3 を示す。R2 は炭素数1
    〜10のアルキレン基を示す。Rfはフルオロアルキル
    基を示す。〕で表わされる単量体を主成分とし、一次粒
    子径が500nm以下である重合体からなる微粒子被覆
    材。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の単量体とモノマー中に2
    個以上の不飽和結合を有するビニルモノマーとを主成分
    とする重合体からなる請求項1記載の被覆材。
  3. 【請求項3】 キャリアー用微粒子被覆材であることを
    特徴とする請求項1又は2記載の被覆材。
  4. 【請求項4】 乳化重合により製造する請求項1又は2
    記載の重合体の製造方法。
  5. 【請求項5】 乳化重合における乳化剤が弗素系界面活
    性剤である請求項4記載の製造方法。
  6. 【請求項6】 弗素系界面活性剤が弗素系アニオン界面
    活性剤である請求項5記載の製造方法。
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